Kommentar [BB1]: Diese Seite durch Deckblatt des FB 04 Version 06 von sec ersetzen. Fachbereich Physik

Transkript

1 Kommentar [BB1]: Diese Seite durch Deckblatt des FB 04 Version 06 von sec ersetzen Fachbereich Physik Jahresbericht 2008

2 Inhalt

3 Vorwort Der Fachbereich Physik blickt zurück auf ein ereignisreiches Jahr, das, in einer Zeit des steten Wandels der Universität, in vielen Bereichen der Forschung und Lehre gleichermaßen durch Konsolidierung, Neuerung und Erneuerung geprägt war. Mit dem vorliegenden Jahresbericht 2008 möchte sich der Fachbereich vorstellen, einen Überblick über die Forschungstätigkeit und das Lehrangebot des Faches sowie über zahlreiche weitere Aktivitäten geben und dabei die wesentlichen Entwicklungslinien sichtbar machen. Konsolidierung war die Leitlinie bei der Weiterentwicklung der Studiengänge, deren Einführung nach den Kriterien der Bologna-Vereinbarung in den Vorjahren erfolgt war. Durch eine behutsame Entwicklung der Studieninhalte und -organisation wurden, unter Beibehaltung des breiten Studienangebots des Faches, die Studierbarkeit von Studiengängen verbessert, die Curricula den aktuellen Bedürfnissen der Studierenden angepasst und die Studienorganisation verbessert Die intensive Betreuung der unteren Semester durch zwei Lehrkräfte für besondere Aufgaben sicherzustellen, konnte mit Einführung und unter Verwendung von Studienbeitragsmitteln realisiert werden: Eine Maßnahme, die bei den Studierenden auf eine überwältigende Resonanz stieß. Ein erheblicher Anteil der aus Studienbeiträgen zur Verfügung stehenden Mittel sowie Mittel aus der Reserve des Fachbereichs wurden zur Erneuerung der Praktika und der Vorlesungssammlung eingesetzt. Durch ein Bündel aus diesen und weiteren Maßnahmen konnten die Studienbedingungen im Berichtszeitraum deutlich verbessert werden. Wichtige Investitionsvorhaben konnten im Bereich der Wissenschaftlichen Werkstätten und der baulichen Erneuerung des Fachbereichs realisiert werden. Durch Fortbildungs- und Personalentwicklungsmaßnahmen sowie durch Neueinstellungen wurden die für den Fachbereich wichtigen Infrastrukturen - Werkstätten, Physikalisch-Technischen Assistenz, Sekretariat, Arbeitssicherheit/Strahlenschutz und Heliumverflüssigung - stabilisiert und teilweise neu geordnet. Mit drei erfolgreichen Berufungen in den Bereichen Biophotonik, Computational Physics und Optik/Photonik konnte die wissenschaftliche Neuausrichtung des Fachbereichs entscheidende Schritte vorwärts gebracht werden. Die Besetzung einer weiteren Stelle in der Theoretischen Physik wurde durch erste Weichenstellungen vorbereitet. Damit ist ein neues Profil des Fachbereichs im Bereich der Forschung erkennbar, das nun im Kontext kooperativer Forschungsprojekte und des integrierten Konzepts der Naturwissenschaften an der Universität Osnabrück weiter entwickelt wird. Die anhaltend starke Publikationstätigkeit weist die hohe Forschungsleistung der Osnabrücker Physik aus, die ihr Potential mit einer stark ansteigenden Aktivität bei der Drittmitteleinwerbung weiter entwickelt. Die im Fachbereich etablierten Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftler haben sehr leistungsfähige Arbeitsgruppen aufgebaut und sich in Forschung und Lehre hervorragend engagiert. Inzwischen haben sowohl die beiden Juniorprofessoren als auch die Emmy Noether 1 - Arbeitsgruppenleiterinnen Rufe erhalten, was ihre Leistungen eindrucksvoll würdigt. Glanzlichter hat der Fachbereich für eine breitere Öffentlichkeit durch Veranstaltungen gesetzt, die regelmäßig verschiedene Zielgruppen außerhalb der Universität Osnabrück ansprechen. Hierzu gehören das Probestudium, für das im Jahr 2008 etwa 100 Schülerinnen und Schüler aus der Region begeistert werden konnten, der Physics Teacher Day, der sich zu einer festen Institution der Fortbildung und Vernetzung der Physiklehrerinnen und -lehrer in der Region entwickelt hat, sowie die Vortragsreihe "Forschung für Fußgänger", die den großen Hörsaal regelmäßig mit Physikinteressierten aller Altersstufen füllt. Gunnar Borstel Dekan 1 Siehe dazu Seite..

4

5 Fachbereich kompakt 2 Binnengliederung Studierende / Studienfälle AbsolventInnen / abgeschlossene Abschlussprüfungen Promotionen Habilitationen Stellen Beschäftigte Studienangebot Betreute Studien-, Promotions- und Weiterbildungsprogramme 2 Angaben des Zentralen Berichtswesen sind alle jene ohne gesonderte Quellenangaben

6 Binnengliederung Kommentar [BB2]: Herr Springfeld - Hier muss das Organigramm rein!!!!

7 Studierende 3 / Studienfälle gesamt weiblich männlich Wintersemester 2006/ ,93% 73,07% davon 1. Fachsemester 90 25,55% 74,45% Wintersemester 2007/ ,30% 73,70% davon 1. Fachsemester 81 26,63% 73,70% Wintersemester 2008/ ,48% 71,52% davon 1. Fachsemester 82 39,02% 60,98% AbsolventInnen 4 / abgeschlossen Abschlussprüfungen gesamt weiblich männlich Wintersemester 2006/ ,33% 66,67% Sommersemester ,92% 73,07% Wintersemester 2007/ ,39% 82,61% Sommersemester ,69% 79,31% Wintersemester 2008/ ,00% 70,00% Promotionen 5 gesamt weiblich männlich Wintersemester 2006/ Sommersemester Wintersemester 2007/ Sommersemester Wintersemester 2008/ Habilitationen 6 gesamt weiblich männlich einschl. Studierende mit dem Ziel der Promotion und Kurzzeitstudierende; siehe dazu im Einzelnen Anhang I; Angabe in Fachfällen; Fachfälle: Anzahl aller immatrikulierten Studierenden aller angestrebten Abschlüsse in allen gewählten Fächern (ohne Beurlaubte) 4 erfolgreich abgeschlossene Abschlussprüfungen in allen Fächern des gewählten Studienganges; in 1-Fach Studiengängen entspricht die Fallzahl in der Regel der Zahl der Absolventen; SoSe 2008 aktualisiert mit Erhebung WS 08/09 5 siehe dazu im Einzelnen Anhang I 6 Kalenderjahre; siehe dazu im Einzelnen Anhang I

8 Stellen Professuren (W1, W2, W3) wissenschaftlicher Dienst gesamt Beschäftigte 8 gesamt weiblich männlich 2007 wissenschaftlicher Dienst nicht-wissenschaftlicher Dienst gesamt wissenschaftlicher Dienst nicht-wissenschaftlicher Dienst gesamt Wissenschaftlicher Dienst Quelle: Haushaltspläne des Landes; Beilagen zu den Haushaltsplänen sowie hochschulinterne 8 Erhebung; ohne Drittmittel; ohne Sondermittel des Landes und der Hochschule; Stand 12/08 für 2008 Jeweils Stand eines Jahres; ohne Lehrbeauftragte und Hilfskräfte; Quelle: Dezernat Personal

9 Studienangebot Wintersemester 2008/2009 laufende Programme akkreditierte, laufende Programme neues Studienangebot nach WS 2008/2009, bereits akkreditiert auslaufende Betreuung Studienfach 9 10 M- M- Bachelor Master 2-F-B M-Gym B-GHR M-GH M-R B-LBS LBS 2 LBS/Q Advanced Materials 3 Materialwissenschaften Prom D LBS GHR Ma Gy Physik Physik mit Informatik Betreute Studien-, Promotions- und Weiterbildungsprogramme Übersicht über die Studiengänge des Fachbereichs Physik 9 B-LBS = Bachelor Berufliche Bildung; B-GHR = Bachelor Bildung, Erziehung und Unterricht; D = Diplom; GHR = Lehramt Grund-/Haupt- und Realschulen; Gy = Lehramt Gymnasium; LBS = Lehramt an berufsbildenden Schulen; Ma = Magister; M- GH = Master of Education (Grund- u. Hauptschulen); M-LBS = Master of Education (Berufsbildende Schulen); M-LBS/Q = Master of Education (Berufsbildende Schulen); M-Gym = Master of Education (Gymnasien); M-R = Master of Education (Realschulen); Prom = Promotionsstudiengang; 2-F-B = Zwei-Fächer-Bachelor 10 B-LBS und M-LBS: Fachrichtungen Elektro- und Metalltechnik zusammen mit der Fachhochschule Osnabrück 11 Physik, Biologie und Chemie; zulassungsbeschränkt

10 Hochschulpolitische Handlungsfelder Berufungsverfahren und Zielvereinbarungen Im Berichtszeitraum konnten zwei Professuren für Experimentalphysik und eine für Theoretische Physik neu besetzt und somit die Arbeitsbereiche Biophotonik, Optik/Photonik und Computational Physics jeweils unter neue wissenschaftliche Leitung gestellt werden. Die zwischen Präsidium und Fachbereich abgestimmten Terminplanungen sehen vor, beginnend mit Frühjahr 2009 in Verhandlungen über die mittelfristige Entwicklungs- und Ausstattungsplanung des Fachbereichs Physik einzutreten und diese in entsprechende Zielvereinbarungen einmünden zu lassen. Seitens des Fachbereichs wird angestrebt, den bereits bestehenden Bereich Theoretische Physik/Quantenthermodynamik dauerhaft im Fachbereich zu installieren und somit durch die Vereinbarung mit dem Präsidium die Weichen für die Verwendung einer - seit längerem - vakanten Professur zu stellen.. Studium und Lehre Studiengangsplanungen Alle in der Lehreinheit Physik verankerten Studiengänge sollen auch in Zukunft kontinuierlich weiterentwickelt und ausgebaut werden. Im Sinne der Einheit von Lehre und Forschung spielt besonders bei den fachwissenschaftlich orientierten Masterstudiengängen Physik, Physik mit Informatik und Materialwissenschaft der enge Kontext zur modernen Forschung und die gezielte Hinführung zu einer Promotion im aktuellen Forschungskontext eine wesentliche Rolle. Zurzeit (2008/2009) werden diese drei Masterstudiengänge auf der Basis der bisherigen Erfahrungen im Bologna-Prozess neu strukturiert. Lehrveranstaltungsbewertungen Die Qualität der Lehrveranstaltungen des Fachbereichs Physik wird in Kooperation mit der ''Servicestelle Lehrevaluation'' regelmäßig durch die Studierenden bewertet. Die letzte umfassende Lehrveranstaltungsbewertung fand im Sommersemester 2008 statt. Hieran beteiligten sich 12 Dozentinnen und Dozenten mit 19 Veranstaltungen. Die Ergebnisse waren außerordentlich positiv. In sämtlichen Kriterien (Planung und Darstellung, Umgang mit den Studierenden, Interessantheit und Relevanz, Bewertung Dozent/in, Bewertung Veranstaltung und subjektiver Lernerfolg) schneidet der Fachbereich Physik mit einem Normierten Wert von (im Mittel etwa 105) überdurchschnittlich ab (Durchschnitt=100). Der Fachbereich versteht dies als Ansporn, seine Lehrveranstaltungen bei gleichbleibender Qualität weiter zu aktualisieren, seine Studierenden für Beruf und Wissenschaft fit zu machen und sich im Wettbewerb um die Studierenden von morgen zu positionieren. Maßnahmen zur Verbesserung von Studium und Lehre Der Fachbereich richtet sein Augenmerk auf vielfältige Weise auf die Verbesserung von Studium und Lehre, insbesondere um den zum Teil sehr verschiedenen Voraussetzungen und Vorkenntnissen der Studierenden gerecht werden zu können. Hierzu zählen Erneuerungen bei der experimentellen Ausstattung der Vorlesungssammlung und der Anfängerlabors. Vor allem aber konnte der Fachbereich zwei hervorragende Lehrkräfte für besondere Aufgaben gewinnen, die sich in vorbildhafter Weise fachlichen Fragen und Problemen der Studienanfängerinnen und anfänger widmen und wesentlich zur Verbesserung der Ausbildung im ersten Studienjahr beitragen. Sowohl die Laborausstattungen als auch die Lehrkräfte für besondere Aufgaben werden teilweise aus Studienbeiträgen finanziert, die auf diese Weise im Fachbereich genau ihrem Zweck entsprechend verausgabt werden.

11 Maßnahmen unter Verwendung von Studienbeiträgen Maßnahmen 2008 Mittelaufkommen Haushaltsjahr FB Physik formelgestützte Zuweisung Übertragene Restmittel Verfügungsrahmen ,00 Euro 7,59 Euro ,59 Euro Im Jahr 2008 wurden Euro an Studienbeitragsmitteln verausgabt, womit das Budget um Euro überzogen wurde. Für die Verausgabung wurde eine gegenüber dem Vorjahr deutlich andere Ausgabenstruktur vorgesehen. Während in 2007 Studienbeiträge vorwiegend zur Verstärkung der sächlichen Ausstattung für die Lehre in den Bereichen Vorlesungssammlung, Praktika und Physikdidaktik eingesetzt wurden, sind diese 2008 vorallem zur Fortführung der im Vorjahr eingeleiteten Personalmaßnahmen und zusätzlich zur Finanzierung von Lehrkräften für besondere Aufgaben genutzt worden. Ein nur vergleichsweise geringer Betrag wurde für die Erneuerung der Vorlesungssammlung zur Verfügung gestellt. Im Einzelnen waren dies folgende Maßnahmen: Hörsaal, Vorlesungssammlung 8.352,94 Euro Die Ausstattung der Vorlesungssammlung für den großen Physik-Hörsaal (32/102) wurde durch die Beschaffung eines leistungsfähiges Digitaloszilloskop zur Darstellung zeitveränderlicher Spannungen und einee Achterbahn zur Demonstration kinematischer Gesetzte verbessert. Personal ,53 Euro Wissenschaftliche Hilfskräfte haben die Lehre im Grundstudium (differenzierende Mathematikausbildung, Projektpraktikum und Fortgeschrittenenpraktikum) verstärkt. Weiterhin wurden zwei Lehrkräfte für besondere Aufgaben für zwei beziehungsweise drei Jahre befristet eingestellt, um im Grundstudium in den Bereichen der Experimentellen und Theoretischen Physik ein differenzierendes Lehrangebot bereitstellen und eine intensive Betreuung für Studierende gewährleisten zu können. Zur Verbesserung des Studienangebots im Wahlfachbereich wurde ein Lehrauftrag vergeben, der im Rahmen einer Vorlesung zum Thema "Transport auf molekularer Skala" realisiert wurde. Um eine verbesserte Betreuung der Studierenden im Bereich der Prüfungsverwaltung sicherzustellen wurde auch 2008 Mittel aus Studienbeiträgen zur Finanzierung einer entsprechenden Personalmaßnahme im Verwaltungsdienst eingesetzt. Summe Studienbeiträge ,47 Euro Geplante Maßnahmen 2009 Mittelaufkommen Haushaltsjahr FB Physik formelgestützte Zuweisung Übertragene Restmittel Verfügungsrahmen ,00 Euro ,88 Euro 88772,12 Euro Auch im Jahr 2009 werden die Mittel aus Studienbeiträgen in erster Linie für Personalmaßnahmen zur Stärkung der Lehre im Grundstudium eingesetzt.

12 Kommentar [BB3]: Einfügt wird hier die Tabelle von Dezernat 3 Verausgabung Studienbeiträge 2008_FB04.xls

13 Weitere Maßnahmen zur Verbesserung von Studium und Lehre Physikalische Praktika Die physikalischen Praktika bilden einen Schwerpunkt der Hochschullehre im Fach Physik. Alle Studierende mit Fach Physik müssen sich mit physikalischem Messen und Auswerten der Ergebnisse auseinandersetzen. Aus diesem Grund kommt der Qualität der Praktikumsexperimente eine besondere Bedeutung zu. Der Fachbereich hat in den letzten Jahren unter hohem finanziellem Aufwand und personellem Einsatz nahezu alle Versuche aller Praktika erneuert. Anlass dafür war zum einen die Einführung der neuen Studiengänge, die eine Restrukturierung der Praktika notwendig machte. Zum anderen sollten in die Jahre gekommene Geräte ersetzt und die Experimentiertechnik der heutigen computergestützten Laborpraxis angepasst werden. Beim Einsatz elektronischer Messdatenerfassung in den Praktika muss besonders darauf geachtet werden, dass die Studierenden den Versuchsablauf und die Datenerfassung überschauen können. Daher wurde die Datenaufnahme so wenig wie möglich automatisiert und nur so weit getrieben, dass das unzeitgemäße Notieren von Messwerttabellen weitgehend wegfällt. Da von den Lehrmittelfirmen zunehmend stark automatisierte Laborexperimente angeboten werden, konnte der bequeme Weg des Erwerbs von Komplettaufbauten nicht gegangen werden. Stattdessen wurden eigene Entwicklungen realisiert. Als Ergebnis stehen im Fachbereich modern eingerichtete Praktika zur Verfügung. Das Ziel weiterer Arbeit wird sein, die wenigen verbliebenen Altversuche zu erneuern und vor allem neuartige Praktikumsversuche zu entwickeln, die den modernen Themen der Physik entsprechen. Lehrkräfte für besondere Aufgaben Seit dem Wintersemester 2008/2009 beschäftigt der Fachbereich Physik ein Novum in der Bundesrepublik - zwei Lehrkräfte für besondere Aufgaben, eine für Experimentalphysik und eine für Mathematik und Theoretische Physik. Wie die Physics Education Research eindeutig ergeben hat, reichen Vorlesungen und Übungen allein für ein Verständnis des Stoffes nicht aus (für eine Zusammenfassung siehe Redish & Steinberg, Physics Today, 1999, 52(1), 24). Als grundlegend für einen nachhaltigen Lernerfolg hat sich die aktive Auseinandersetzung mit dem Lerninhalt erwiesen, wobei es aber wichtig ist, dass dabei ein oder mehrere Assistentinnen oder Assistenten unmittelbar für Fragen und Diskussionen zur Verfügung stehen. Genau diese Funktion ist den Lehrkräften für besondere Aufgaben, die - weil sie keine Forschungs- und nur in einem geringen Maß Lehraufgaben haben - praktisch rund um die Uhr zur Verfügung stehen, zugedacht. Dieses Angebot gilt nicht nur für die Studienanfängerinnen und anfänger, sondern durchgängig für Studierenden aller Semester. Dieser neuartige Ansatz hat sich bereits im ersten Semester hervorragend bewährt, was sich nicht zuletzt in der hohen Akzeptanz durch die Studierenden zeigt. In der Folge wird eine statistische Auswertung zu Nutzung und Wirksamkeit des Angebots erstellt werden. Wissenschaftliche Werkstätten Zur Unterstützung von Forschung und Lehre unterhält die Universität Osnabrück wissenschaftliche Werkstätten. Die Feinmechanische Werkstatt sowie die Werkstatt für Elektronik und Informationstechnik sind räumlich und organisatorisch dem Fachbereich Physik zugeordnet. Der Fachbereich Physik ist Hauptnutzer dieser Werkstätten, sie werden jedoch auch entsprechend ihrer Zweckbestimmung von allen anderen Mitgliedern der Universität in Anspruch genommen. Hauptaufgabe der Wissenschaftlichen Werkstätten sind Planung, Bau, Wartung, Prüfung und Reparatur wissenschaftlicher Geräte und Einrichtungen, weiterhin sind Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter der Werkstätten technisch beratend und ausbildend tätig. Ein 2005 vom Präsidium der Hochschule beschlossenes Entwicklungskonzept für die Wissenschaftlichen Werkstätten ist seitdem schrittweise umgesetzt worden. Neben der organisatorischen Vereinheitlichung und Optimierung der Abläufe wurden demzufolge in der laufenden Entwicklung insbesondere drei Ziele verfolgt:

14 1. Anpassung des Profils und der fachlichen Kompetenz an die Auftragslage, die sich in den vergangenen Jahren durch die Etablierung zahlreicher neuer Forschungsgruppen innerhalb und außerhalb des Fachbereichs Physik stark gewandelt hat. 2. Personalentwicklung und Neueinstellungen zur personellen Konsolidierung der Werkstätten in einer Phase des altersbedingten Ausscheidens zahlreicher Werkstattmitarbeiter und 3. Verbesserung der Arbeitsbedingungen in den Werkstätten und Erneuerung des teilweise sehr veralteten Maschinen- und Geräteparks. Die Profilanpassung der Wissenschaftlichen Werkstätten konnte sehr erfolgreich - in enger Zusammenarbeit mit Forschungsgruppen aus der Physik und u. a. der Informatik, der Mathematik, oder auch aus der Lehreinheit Sport und der Biologie (vor allem feinmechanische Werkstatt) - die neue Anforderungen definiert und deren technische Lösungen in direkter Diskussion mit diesen durch die Ausführenden in den Werkstätten entwickelt wurden - vollzogen werden. Unterstützt wurde dieser Prozess durch Qualifizierungsmaßnahmen für Werkstattmitarbeiter. Ein wichtiger Schritt war hierbei die Einführung von Autodesk Inventor, einer neuen CAD-Software (CAD - computer aided design) welche eine Konstruktion und Ansicht der Werkstücke in dreidimensionaler Darstellung ermöglicht. Mehrere Werkstattmitarbeiter und weitere technische Mitarbeiter des Fachbereichs wurden in einem mehrtägigen Kurs des Herstellers im Umgang mit dieser Software geschult. Der Einsatz moderner Konstruktionsverfahren gewinnt angesichts der beständig steigenden Anforderungen an die Präzision und Komplexität der zu fertigenden Bauteile größte Bedeutung. In der Feinmechanischen Werkstatt wurde weiterhin ein besonderes Augenmerk auf die Feinstmechanik gesetzt, das heißt auf die hochpräzise Fertigung von Bauteilen, die Dimensionen von nur wenigen Millimetern oder Bruchteilen von Millimetern haben. Solche kommen am Fachbereich Physik insbesondere in Geräten für die Raster-Mikroskopie im Ultra-Hochvakuum, bei Resonatoren für die magnetische Resonanzspektroskopie sowie bei mikromechanischen Bauelementen in der Optik und Optofluidik zur Anwendung. In der Elektronikwerkstatt wurde ein wesentlicher Fortschritt durch die Einführung der SMD- Technik (SMD - surface mounted device) erzielt, die heute die Standardtechnik für den Aufbau sehr leistungsfähiger Komponenten auf kleinstem Raum ist. Hier wurde ein neuer Schwerpunkt in der Analogelektronik bei der Entwicklung extrem rauscharmer und störunempfindlicher Vorverstärker und Netzteile gesetzt, die für hochempfindliche Messgeräte und die hochpräzise Bewegung mittels piezoelektrischer Stellelemente benötigt werden. Interessante neue Entwicklungslinien ergaben sich für die Elektronikwerkstatt auch durch Aufträge aus der Informatik im Kontext der Entwicklung von Robotern und durch Aufträge aus dem Bereich der Gesundheitswissenschaften. Die personelle Konsolidierung ist für die Feinmechanische Werkstatt weitgehend abgeschlossen während sie aufgrund einer anderen Altersstruktur in der Elektronikwerkstatt 2009 in Angriff genommen werden wird. Im Berichtszeitraum konnten in den Werkstätten der dritten Zielsetzung folgend - substanzielle Investitionen getätigt werden, welche die Ausstattung in Teilbereichen der Werkstätten an den heutigen Stand der Technik heranführte: Die Wissenschaftlichen Werkstätten wurden im Jahr 1984 mit dem Umzug der Naturwissenschaften der Universität Osnabrück auf den Westerberg im Fachbereich Physik räumlich und technisch gemäß damaliger Standards hervorragend ausgestattet und konnten mit dieser Ausstattung über viele Jahre hinweg hervorragende Arbeit leisten. Gemessen am Stand des Jahres 2008 sind aber praktisch alle Maschinen als veraltet zu betrachten, und zahlreiche Geräte und Maschinen führen weiterhin durch Ausfälle und vielfache Reparaturen zu deutlichen Produktivitätsverlusten in den Werkstätten. Für die Feinmechanische Werkstatt wurde für Euro eine moderne CNC-Fräsmaschine (CNC - computerized numerical control) beschafft, mit der nicht nur einfach umrissene Bauteile wesentlich schneller gefertigt werden können als durch manuelle oder teilautomatisierte Bearbeitung sondern auch Bauteile mit sehr komplexen Konturen gefertigt werden können. Daten aus der Konstruktion mit dem CAD-System können direkt in Maschinenbefehle für die CNC-Fräse umgesetzt werden, so dass eine besonders rationelle Fertigung ermöglicht wird.

15 Für die Anschaffung moderner Messgeräte in der Elektronikwerkstatt und Fertigungseinrichtungen wurden Euro investiert. Durch die beschaffte Bestückungsanlage für SMD-Bauteile eröffnen sich der Elektronikwerkstatt neue Möglichkeiten im Design und in der Realisierung elektronischer Schaltungen für die hoch entwickelte Messtechnik, die bereits tragend zum Einsatz gekommen sind. Die Arbeitsbedingungen im Werkstattbereich konnten weiterhin durch die Beschaffung mehrerer neuer Arbeitsplatzcomputer verbessert werden. Nach einer längeren, für die Wissenschaftlichen Werkstätten schwierigen Zeit des Umbruchs, der Neufindung und zeitweise niedrigen Auslastung war der Berichtszeitraum durch eine in vieler Hinsicht positive Entwicklung geprägt. Die Verbesserung der Arbeitsbedingungen und die Schaffung neuer technischer Möglichkeiten wirkten sich ebenso positiv auf die Motivation der Mitarbeiter aus wie die zahlreichen interessanten Aufträge aus den experimentellen Arbeitsgruppen/Forschergruppen der in den vergangenen Jahren neu berufenen Hochschullehrer.

16 Forschung, Nachwuchsförderung, Wissenstransfer Forschungsprofil Neben den, den Fachbereich seit zwei Jahrzehnten tragenden Bereichen Oxidische Kristalle und Oberflächenphysik weist das Fach auf dem Gebiet der Makromolekülphysik, Material- und Nanowissenschaften - interdisziplinär angelegt - sehr stabile Forschungsstrukturen auf. Mit Auslaufen sowohl des 2002 eingerichteten Promotionsprogramms Synthesis and Characterisation of Surfaces and Interfaces assembled from Clusters and Molecules 12 als auch des seit 2001 von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Graduiertenkollegs Nichtlinearität optischer Materialien wird die thematische Ausrichtung der Physik auf Komplexe dielektrische Systeme Gegenstand der mit der Hochschulleitung für 2009 geplanten Gespräche zur Berufungs- und Ausstattungsplanung sein. Die nachfolgend vorgestellten Arbeitsgruppen13 bieten einen Einblick in die Forschungstätigkeiten auf den Gebieten der Angewandten und der Experimentellen Physik, der Didaktik der Physik sowie der Numerischen und der Theoretischen Physik und zeigen zudem Vernetzungen auf, die sowohl innerhalb des Faches als auch - interdisziplinär mit Einrichtungen innerhalb und außerhalb der Universität Osnabrück - national und international - bestehen. Die Auflistung der regelmäßig angebotenen Veranstaltungen untereicht noch mal die eingangs erwähnte Einheit zwischen Lehre und Forschung. Biophotonik Leitung Prof. Dr. Sebastian Schlücker Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter 14 Dipl.-Phys. Gero Bergner Dipl.-Ing. Magdalena Gellner Dipl.-Chem. Stephan Niebling Dipl.-Biol. Mohammad Salehi Dipl.-Chem. Max Schütz Dr. Sunil Kumar Srivastava Susanne Tenkmann (MTV 15 ) Schwerpunkte Techniken der optischen Molekülspektroskopie und Mikrospektroskopie werden zur Charakterisierung intra- und intermolekularer Kräfte in biologisch relevanten Systemen eingesetzt. Ein Hauptaugenmerk der Arbeitsgruppe gilt der Untersuchung von Peptiden und Proteinen. Experimente zur Schwingungs-Raman-Spektroskopie mit variablen Laseranregungswellenlängen werden durch computerchemische Arbeiten ergänzt. Neben klassischen markierungsfreien Ansätzen zur Molekülcharakterisierung werden auch neue Methoden und Reagenzien der Bioanalytik zum selektiven Nachweis von Zielmolekülen in Zellen und Geweben entwickelt. Projekte SERS-Mikroskopie zur Tumordiagnostik Biofunktionalisierte Edelmetall-Nanopartikel werden zur Lokalisierung von tumorrelevanten Zielproteinen in Geweben mittels oberflächenverstärkter Raman-Streuung (SERS, surfaceenhanced Raman scattering) eingesetzt (mit Prof. Dr. Alexander Marx und Prof. Dr. Philipp Ströbel, Pathologisches Institut, Universitätsmedizin Mannheim, Universität Heidelberg) 12 Promotionsprogramm des Landes Niedersachsen 13 alphabetische Reihung 14 soweit nichts vermerkt: Wissenschaftlicher Dienst einschl. Hilfskräfte und Stipendiaten 15 MTV = Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter in Technik und Verwaltung

17 Molekulare Erkennung synthetischer Peptidrezeptoren UV-Resonanz-Raman-Spektroskopie wird in Kombination mit quantenchemischen Rechnungen zur quantitativen Erfassung der molekularen Erkennung zwischen synthetischen Peptidrezeptoren und Tetrapeptiden in wässriger Umgebung verwendet (mit Prof. Dr. Carsten Schmuck, Fachbereich Chemie, Universität Duisburg-Essen und Prof. Dr. Bernd Engels, Institut für Organische Chemie, Universität Würzburg). Wirkstoff-Nachweis in lebenden Zellen Nichtlineare Raman-Mikroskopie (CARS, coherent anti-stokes Raman scattering) soll die Lokalisierung von Wirkstoffen in lebenden Zellen mit hoher Zeit- und Ortsauflösung ohne störende externe Marker ermöglichen (mit Prof. Dr. Jürgen Popp, Institut für Physikalische Chemie, Universität Jena und Prof. Dr. Gerhard Bringmann, Institut für Organische Chemie, Universität Würzburg). Regelmäßig angebotene Lehrveranstaltungen Optische Spektroskopie Grundlagen und Anwendungen (V) Advanced Vibrational Spectroscopy (V) Didaktik der Physik Leitung Prof. Dr. Roland Berger Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter Dr. Thomas Bröcker Dipl.-Phys. Michael Kahnt Dipl.-Phys. Stefan Korte Marion von Landsberg (MTV) Daniel Schwarz (MTV) Schwerpunkte Das zentrale Forschungsanliegen der Arbeitsgruppe Didaktik der Physik ist die Förderung des Interesses von Schülerinnen und Schülern am Physikunterricht. Dies geschieht auf zwei Ebenen: Als Grundlage werden Unterrichtseinheiten zu Themen entwickelt, die bei Schülerinnen und Schülern auf Interesse stoßen. Auf der Basis dieser Unterrichtseinheiten werden Fragestellungen zu emotionalen und kognitiven Aspekten an Schulen empirisch untersucht. Projekte Kooperatives Lernen im Physikunterricht: Motivationale und kognitive Wirkmechanismen Hinsichtlich verschiedener Fragestellungen wird untersucht, in welcher Weise kooperativer Unterricht im Rahmen des so genannten Gruppenpuzzles Einfluss auf intrinsische Motivation und Leistung hat. (Kooperation mit Prof. Dr. Martin Hänze, Institut für Psychologie, Fachbereich Wirtschaftswissenschaften, Universität Kassel). Didaktische Rekonstruktion des Themas Kosmologie Kosmologie stößt auf sehr großes Interesse sowohl bei Schülerinnen als auch bei Schülern. Die Entwicklung des Unterrichts erfolgt nach dem Modell der Didaktischen Rekonstruktion. Dabei werden Unterrichtseinheiten mit einzelnen Schülerinnen und Schülern in Akzeptanzbefragungen getestet und aufgrund der Ergebnisse sukzessive verbessert. Kosmologie und Wissenschaftstheorie Auf der Basis der Unterrichtseinheit zur Kosmologie werden die Merkmale der physikalischen Methode thematisiert und ihre Möglichkeiten und Grenzen diskutiert.

18 Regelmäßig angebotene Lehrveranstaltungen Einführung in die Fachdidaktik (V) Experimentieren im Physikunterricht 1 und 2 (P) Unterrichtsplanung und Auswertung 1 und 2 (S) Grundlagen der Schulphysik 1 und 2 (V) Fächerübergreifende Lehrveranstaltung (S) Anleitung zu wissenschaftlichem Arbeiten (S) Medien im Physikunterricht (S) Seminar für Examenskandidaten (S) Elemente modernen Physikunterrichts (S) Physikalische Experimente im Sachunterricht (S) Basis-Fachpraktikum (BFP)/Erweiterungs-Fachpraktikum (EFP) Dünne Schichten und Grenzflächen Leitung Prof. Dr. Joachim Wollschläger Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter Hauke Bardenhagen Dipl. Phys. Tobias Becker BSc. Florian Bertram Dipl. Phys. Daniel Bruns Dipl. Phys. Lars Böwer Dr. Carsten Deiter Helga Gabriel (MTV) Dipl. Phys. Sebastian Gevers MSc. Andreas Greuling BSc. Susanne Hahne BSc. Oliver Höfert Dipl. Phys. Timo Kuschel Dipl. Phys. Thomas Langer MSc. Hans-Hermann Pieper MSc. Helge Riedrich Gregor Steinhoff (MTV) Dipl. Phys. Martin Suendorf Susanne Tenkmann (MTV) Marion von Landsberg (MTV) Dipl. Phys. Thomas Weisemöller Dipl. Phys. Bernd Zimmermann Schwerpunkte Im Zentrum der Forschungsaktivität der Arbeitsgruppe Dünne Schichten und Grenzflächen steht die Herstellung und Charakterisierung ultradünner kristalliner Schichten. Materialwissenschaftlich gilt das Interesse dielektrischen Schichten mit hohen dielektrischen Konstanten und ferro- bzw. ferrimagnetische Schichten, die in der Nanoelektronik bzw. Spintronik eingesetzt werden. Die Struktur von Schichten und Grenzflächen wird durch Beugung und Reflexion von Röntgenstrahlen bestimmt, wobei die Experimente an Synchrotronstrahlungsquellen (DESY 16,Hamburg, DELTA 17, Dortmund)) durchgeführt werden. Die Morphologie der Schichten wird mit hochauflösender Elektronenbeugung und Tunnelmikroskopie untersucht, chemische Eigenschaften mit Photo- und Augerelektronenspektroskopie. Mit optischen und elektronenspektroskopischen Methoden werden magnetische Eigenschaften von Schichten studiert. Projekte Phasenumwandlung und Stabilität von Praseodymoxidschichten Strukturelle Analyse der Phasen von oxidierten und reduzierten Praseodymoxidschichten, die auf Siliziumsubstraten abgeschieden werden, Einfluss der Reduktion auf die Oberflächenund Grenzflächenmorphologie, Defektstruktur, (Zusammenarbeit mit Leibniz-Institut für 16 Deutsches Elektronen-Synchrotron Forschungszentrum der Heimholtz-Gesellschaft 17 ELekTronenspeicherring Zentrum für Synchrotronstrahlung, TU Dortmund

19 innovative Mikroelektronik (Innovations for High Performance Microelectronics [IHP]), Frankfurt/Oder, apl. Prof. Dr. Manfred Neumann und Prof. Dr. Michael Reichling). Germaniumschichten auf Isolatoren Epitaxie von Germaniumschichten auf Praseodymoxidschichten (GeOI-Technik), Struktur und Morphologie der Germaniumschichten, struktureller Einfluss der Germaniumdeposition auf Struktur und Stöchiometrie der Praseodymoxidschichten (Zusammenarbeit mit IHP Frankfurt/Oder). Oxidische Mehrfachschichten auf Silbersubstraten Wachstumsmorphologie von antiferromagnetischen Nickeloxidschichten auf Magnesiumoxid beschichteten Silbersubstraten, reaktives Wachstum der Oxidschichten. Magnetitschichten auf Magnesiumoxidsubstraten Reaktive Herstellung ferrimagnetischer Magnetitschichten auf Magnesiumoxidsubstraten, Charakterisierung von Stöchiometrie und Struktur der Schichten und Grenzflächen. Struktur und magnetische Eigenschaften von Eisenschichten auf MgO Epitaktisches Wachstum einkristalliner ferromagnetischer Eisenschichten auf Magnesiumoxidsubstraten, Charakterisierung der magnetischen Eigenschaften mit optischen und spinaufgelösten elektronenspektroskopischen Methoden, Korrelation zu strukturellen Eigenschaften Ferromagnetismus von Kobaltschichten Kobaltschichten auf Glassubstraten, Einfluss der Schichtdicke auf die ferromagnetischen Eigenschaften der Schichten, Charakterisierung der Alterung auf strukturelle und ferromagnetischen Eigenschaften der Schichten. Fullerenschichten auf TiO2(110) und Si(111) Abscheidung von Fullerenen (C60-Molekülen) auf dielektrischen Substraten, Charakterisierung der Schichtstruktur und morphologie mit Elektronen- und Röntgenbeugung (Zusammenarbeit mit Dr. Angelika Kühnle) Ladungsträgerbeweglichkeiten in ultradünnen Halbleiterschichten Herstellung amorpher und polykristalliner Siliziumschichten auf isolierenden Substraten zur optischen Bestimmung der Ladungsträgereigenschaften, strukturelle und chemische Charakterisierung der Schichten mit Röntgenstrahlung (Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Mirco Kai Imlau) Regelmäßig angebotene Lehrveranstaltungen Experimentalphysik I Mechanik und Thermodynamik (V+Ü) Experimentalphysik II Elektrodynamik und Optik (V+Ü) Experimentalphysik III Grundlagen der Physik von Atomen, Molekülen, Kernen und Elementarteilchen (V+Ü) Experimentalphysik IV Atom- und Molekülphysik (V+Ü) Experimentalphysik V Festkörperphysik (V+Ü) Oberflächenphysik (V+Ü) Filme und dünne Schichten (V+P) Analytik dünner Schichten (S) Atomare Prozesse auf Oberflächen (S)

20 Elektronenspektroskopie Leitung apl. Prof. Prof. h. c. Dr. Dr. h. c. Manfred Neumann Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter cand. Dipl. Phys. Miriam Baensch Dipl. Phys. Stefan Bartkowski M. Sc. Sabine Binder cand. Dipl. Phys. Anna Buling Dipl. Phys. Christine Derks Werner Dudas (MTV) Marion von Landsberg (MTV) Dipl. Phys. Manuel Prinz Dipl. Phys. Michael Räkers M. Sc. Vasile Rednic M. Sc. Christian Taubitz B. Sc. Daniel Taubitz M. Sc. Reza Wicaksono Dipl. Phys. Sebastian Voget Schwerpunkte Die Arbeitsgruppe beschäftigt sich derzeit vorwiegend mit zwei Themengebieten, zum einen mit der Untersuchung von Festkörpern mit interessanten elektronischen und auch magnetischen Eigenschaften. Untersucht werden interessante neue Materialien, insbesondere Oxide mit kolossalem Magnetowiderstand (CMR) und Ferroelektrika, und in jüngster Zeit Oxide mit hoher Dielektrizitätskonstante (high-k) oder mit multiferroischen Eigenschaften. Zum anderen werden Polyoxo-Metallate, insbesondere magnetische Moleküle mit hohem Gesamtspin elektronisch und magnetisch charakterisiert. Diese experimentellen Arbeiten der AG werden meist ergänzt durch ausführliche Strukturbestimmungen und theoretische Berechnungen der elektronischen und magnetischen Struktur. Darüber hinaus werden auch intermetallische Verbindungen und Polymere (dünne Schichten und modifizierte Oberflächen, auch plasmabehandelte) untersucht. Alle aufgeführten Aktivitäten der AG können überwiegend der grundlagenorientierten Materialforschung (advanced materials) zugeordnet werden, wobei auch bewusst auf zukunftsgerichtete Anwendungspotenziale bei der Materialauswahl geachtet wird. Zu erwähnen bleibt, dass in der Vergangenheit in vielfältiger Weise Adsorptionssysteme mit kleineren und größeren Molekülen mit Erfolg studiert wurden, so wie die Adsorption von Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Benzol auf mehreren Übergangsmetalleinkristall-Oberflächen, viele oberflächenanalytische Methoden (wie LEED, XPS, AES, TDS, ISS, usw.) stehen der Arbeitsgruppe zur Verfügung. Projekte An X-ray spectroscopic study of novel materials for electronic applications Magnetische und elektronische Eigenschaften des CMR-Materials La1-xSrxMnO3 und der highk Materialien REScO3 (RE=Sm, Gd, Dy) werden mittels röntgenspektroskopischer Methoden erforscht (in Zusammenarbeit mit Dr. Vadim R. Galakhov, Institute of Metal Physics, Russian Academy of Sciences, Ekaterinburg; Dr. Reinhard Uecker, Institut für Kristallzüchtung (IKZ) Berlin; Dr. Karsten Küpper, Institut für Festkörperphysik. Universität Ulm; Dr. Elke Ahrenholz, Lawrence Berkeley National Laboratory, University of California Berkeley; Dr. Andrei Postnikov, Université Paul Verlaine Institut de Chimie, Physique et Matériaux, Laboratoire de Physique des Milieux Denses, Metz). Investigation of multiferroics and high-k oxides with x-ray spectroscopic methods Multiferroische Materialien, wie LuFe2O4, werden auf elektronische und magnetische Struktur mit XPS, XMCD, XAS und XES untersucht (in Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Stephen Blundell, Department of Physics, Universtity of Oxford; Dr. Karsten Küpper, Ulm; Dr. Jonathan Denlinger, Lawrence Berkeley National Laboratory, University of California Berkeley; Dr. Andrei Postnikov, Metz). Investigation of chalcogenides with x-ray spectroscopic methods

21 Die magnetischen Eigenschaften und die elektronische Struktur von poly- und einkristallinen Chalkogeniden werden mit X-ray Absorption (XAS), Photoemission (XPS) und zirkularem magnetischen Röntgendichroismus (XMCD) untersucht. Messungen werden an der Universität Osnabrück, am BESSY in Berlin und am ALS in Berkeley durchgeführt (in Kooperation mit Dr. Karsten Küpper; Ulm, Dr. Elke Ahrenholz, Berkeley; Prof. Dr. Vladimir Tsurkan, Academy of Sciences of Moldova,Chisinau; Dr. Vadim R. Galakhov, Ekaterinburg). Röntgenspektroskopie und magnetische Methoden zur Untersuchung von magnetischen und elektronischen Eigenschaften ausgewählter manganhaltiger high-spin Komplexe Die Kombination von röntgenspektroskopischen Verfahren, insbesondere des magnetischen Zikulardichroismus und magneto-chemischen und theoretischen Modellen führt zu einer detaillierten Beschreibung der elektronischen und magnetischen Struktur von Mn(II)-haltigen high-spin Komplexen. Das Verständnis dieses Zusammenspiels ist essentiell zur weiteren Forschung und potentiellen Anwendungen von Einzelmolekül-Magneten (in Kooperation mit Dr. Karsten Küpper, Ulm; Prof. Dr. Jürgen Schnack, Fakultät für Physik, Universität Bielefeld; Dr. Andrei Postnikov, Metz, Dr. Elke Ahrenholz, Berkeley, Prof. Dr. Phalguni Chaudhuri, Max-Planck Institut (MPI) für Bioanorganische Physik, Mülheim; Prof. Dr. Dr. h.c. mult. Achim Müller, Fakultät für Chemie, Universität Bielefeld; Prof. Ulrich Kortz, PhD., School of Engineering and Science Bremen). Investigation of the electronic and magnetic structure of intermetallic compounds Untersucht werden insbesondere von neu hergestellten Mangan-Palladium-Verbindungen die strukturellen, elektronischen und magnetischen Eigenschaften im Rahmen einer thesis cotutelle (in Kooperation mit Prof. Dr. Marin Coldea, Universität Babes-Bolyai, Klausenburg: Prof. Dr. Olivier Isnard, Fachbereich Physik, Universität Grenoble). Aufbau und Betrieb einer Apparatur für winkelaufgelöste Photoelektronenspektroskopie am Dortmunder Synchrotron DELTA Am DELTA in Dortmund wird eine TGM-Beamline mit einem winkelauflösenden Photoelektronen Spektrometer in Betrieb genommen. Es sollen Bandstrukturen von Einkristallen, sowie von dünnen Schichten mit Angle Resolved Ultraviolet Photoemission Spectroscopy (ARUPS) untersucht werden (in Kooperation mit Prof. Dr. Joachim Wollschläger; Prof. Dr. Carsten Westphal und Dr. Ulf Berges, Experimentelle Physik I, Technische Universität Dortmund). High Tc-Supraleiter und Defekt-Oxide Untersucht werden einerseits einige High Tc-Supraleiter, wie z.b. MgB2 oder CaFe2As2, andererseits einige Defektoxide wie LixCoO2 mit Röntgenspektroskopischen Methoden, zum Teil auch an der Deutsch-Russischen Beamline bei BESSY 18 in Berlin (in Kooperation mit Prof. Dr. Ernst Zagidowich Kurmaev und Dr. Vadim Galakhov, Ekaterinburg). - Intermetallische Materialien Untersucht werden die strukturellen, elektronischen und magnetischen Eigenschaften von intermetallischen Verbindungen, vorzugsweise mit lokalisierten Spinmomenten, darunter auch Heuslerlegierungen (in Kooperation mit Prof. Dr. Andrzej Slebarski, Kattowitz, Prof. Dr. Emil Burzo und Prof. Dr. Marin Coldea, Klausenburg, Prof. Dr. Olivier Isnard, Grenoble). Untersuchung und Charakterisierung von verschiedenen Gläsern Untersucht werden die strukturellen und elektronischen Eigenschaften von Seltenen Erd Oxiden (Gd, Ce, Er, Eu, Gd) in verschiedenen gemischten Matrices von Bi2O3, TeO2, B2O3, PbO, 18 Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie vormals: Berliner Elektronen-Speicherring Gesellschaft für Synchrotronstrahlung (BESSY)

22 GeO2, etc. (in Kooperation mit Prof. Dr. Viorica Simon und Prof. Dr. Eugen Culea Klausenburg). Preparation and Characterization of Silane Grafted Metallocene-Polymers (in Kooperation mit Prof. Dr. Claudia Kummerlöwe, Fakultät Ingenieurwissenschaften und Informatik, Fachhochschule Osnabrück) Photovoltaik-Dünnschicht-Tandemzellen auf großen Flächen (in Kooperation mit Leybold Optics GmbH 19, Alzenau) Regelmäßig angebotene Lehrveranstaltungen Experimentalphysik 1 (V) Übungen zur Experimentalphysik 1 (Ü) Experimentalphysik 2 (V) Übungen zur Experimentalphysik 2 (Ü) Experimentalphysik 3 (V) Übungen zur Experimentalphysik 3 (Ü) Laborpraktikum Oberflächenphysik (P) Filme und Dünne Schichten (V + P) Surface Science Seminar (S) Struktur und Charakterisierung funktionaler Materialien (V + Ü + P) Elektronische Struktur kondensierter Materie Leitung Prof. Dr. Michael Rohlfing Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter M. Sc. Andreas Greuling Susanne Guthoff (MTV) Dr. Marcin Kaczmarski Dr. Yuchen Ma B. Sc. Mirco Pötter M. Sc. Zhijun Yi Schwerpunkte Hauptgebiet ist die elektronische Struktur von Systemen kondensierter Materie (Festkörper, Oberflächen, Moleküle,...), mit besonderem Augenmerk auf angeregten elektronischen Zuständen und auf rechnergestützten ab-initio Methoden (Dichtefunktionaltheorie und Vielteilchen- Störungstheorie), um zu einer parameterfreien Bestimmung spektraler und dynamischer Eigenschaften zu gelangen. Unsere Verfahren lassen sich in den Grenzbereich zwischen Vielteilchenphysik, numerischer Computerphysik und Materialwissenschaft einordnen. Projekte Adsorption und angeregte Zustände organischer Moleküle Organische Moleküle adsorbieren in charakteristischer Weise auf Festkörper-Oberflächen. Neben der präzisen Adsorptionsstruktur (z.b. PTCDA auf Silber, PTCDI auf Rutil oder TMA auf Rutil) interessieren uns die angeregten elektronischen Zustände, wie sie etwa bei Rastertunnelmikroskopie auftreten (z.b. bei PTCDA auf Silber). Darüber hinaus betrachten 19 Beschichtungstechnik

23 wir optische Anregungen (bio)organischer Moleküle (zunächst in der Gasphase) und ihren Zusammenhang mit der geometrischen Struktur. Spektren von Punktdefekten Optische Spektroskopie ist der beste Weg, um mikroskopische Details von Punktdefekten in Kristallen aufzeigen zu können. In aufwändigen Rechnungen betrachten wir Linienpositionen, Stokes-Verschiebungen und Linienbreiten der elektronischen Übergänge an Punktdefekten in Kalziumfluorid und Diamant, sowie tunnelspektroskopisch relevante Silizium-Dotierungen in Galliumarsenid. Vielteilchen-Störungstheorie und Korrelationsenergien Die Vielteilchen-Störungstheorie (GW-Methode und Bethe-Salpeter-Gleichung) ist für uns jenseits der Dichtefunktionaltheorie die Methode der Wahl zur systematischen Beschreibung angeregter elektronischer Zustände. Wegen des enormen numerischen Aufwands sind wir auf moderne Hochleistungsrechner ebenso angewiesen wie auf geschickte Algorithmen und Näherung zur Steigerung der Effizienz. Als neuere Entwicklung betrachten wir die Beiträge elektronischer Korrelation zur präzisen Bestimmung von Adsorptions-Strukturen und -Energien von Molekülen auf Festkörper- Oberflächen. Ultraschnelle Prozesse Auf kurzer Zeitskala zeigen angeregte elektronische Zustände eine Vielzahl ultraschneller Prozesse (Femtosekundendynamik der elektronischen Freiheitsgrade sowie pikosekundenschnelle Molekulardynamik). Hier bemühen wir uns um ein umfassendes theoretisches Verständnis, z.b. bei Coulomb-Streuprozessen in Metallen, bei Ladungstransferprozessen und bei geometrischen Umstrukturierungen als Reaktion auf elektronische oder optische Anregungen. Regelmäßig angebotene Lehrveranstaltungen Theoretische Physik 1 - Mechanik, Elektrodynamik (V+Ü) Theoretische Physik 2 - Quantenmechanik, Thermodynamik (V+Ü) Theoretische Physik 3 - Vertiefung der Mechanik, Elektrodynamik (V+Ü) Theoretische Physik 4 - Vertiefung der Quantenmechanik, Thermodynamik (V+Ü) Numerische Physik (V+Ü) Theorie der kondensierten Materie (V+Ü) Makromolekülstruktur Leitung Prof. Dr. Heinz-Jürgen Steinhoff Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter Dipl. Phys. Christoph Abé Dr. Christian Beier Dipl. Ing. Sabine Böhme Elena Bondarenko Dr. Enrica Bordignon Dr. Henrik Brutlach Dr. Meike Döbber Dr. Prasad Gajula Werner Geisler (MTV) Dr. Aliakseij Krasnaberski PD Dr. Armen Mulkidjianian MSc. Ioan Orban Dr. Fatiha Ouchni Dr. Lakshmi Pulagam Lieselotte Schwan Dipl. Phys. Leszek Urban Dipl. Phys. Klaus-Peter Vogel Marion von Landsberg (MTV)

24 Dr. Julia Holterhues Dipl. Phys. Katrin Jahns Dr. Johann P. Klare Daniel Klose Dr. Natalia Voskoboynikova Dipl. Phys. Dorith Wunnicke Dipl. Phys. Vitali Zielke Schwerpunkte Die interdisziplinären Arbeiten von Physikern, Chemikern und Biologen in der Arbeitsgruppe Makromolekülstruktur befassen sich mit der Untersuchung der Struktur und Konformationsdynamik biologisch relevanter Makromoleküle. Das Ziel ist das Verständnis der Molekülfunktion auf atomarer Ebene. Eine besondere Herausforderung für die Biophysik stellen dabei die Membranproteine und Membranproteinkomplexe dar, da sie sich der Strukturauflösung mittels Standardverfahren (z.b. Röntgenstrukturanalyse, NMR-Strukturanalyse) widersetzen. In der Arbeitsgruppe Makromolekülstruktur werden neue physikalische Methoden im Bereich der zeitaufgelösten Puls- Elektronenspin-Resonanz-Spektroskopie (ESR) und der Hochfeld-ESR entwickelt und eingesetzt. Zusammen mit spezifischen Spinmarkierungstechniken ermöglichen es diese Methoden, die Struktur und besonders die Konformationsdynamik von Biomolekülen in ihrer nativen Umgebung, und damit auch an oder in Grenzflächen, mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung zu bestimmen. Ergänzt werden diese experimentellen Methoden durch Molekulardynamik-Simulationen. Projekte Konformationsänderungen von Colicin A EPR-Spektroskopie der Wechselwirkung von spinmarkiertem Colicin A mit äußerer und innerer Zellmembran von E. coli (Zusammenarbeit mit dem Fachbereich Biologie im Rahmen des Graduiertenkollegs 612). Spektroskopie von Bakteriorhodopsin Nichtlineare optische Eigenschaften modifizierter Bakteriorhodopsine (Zusammenarbeit mit apl. Prof. Dr. Klaus Betzler und Prof. Dr. Mirco Imlau im Rahmen des Graduiertenkollegs 695). Mehrfrequenz-EPR-Spektroskopie Dynamics and Function of Spin Labelled Membrane Proteins Studied by Multi-Frequency EPR (Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Martin Engelhard, MPI Dortmund, Prof. Dr. Klaus Möbius, FU Berlin, Prof. Dr. Edgar Groenen, Universität Leiden, Dr. Maurice van Gastel, Universität Bonn). Dynamik integraler Membranproteine Entwicklung und Anwendung ESR-spektroskopischer Methoden zur Analyse von Struktur und Dynamik integraler Membranproteine am Modell des Na+/Prolin-Transporters PutP (Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Heinrich Jung, LMU München und Prof. Dr. Gunnar Jeschke, ETH Zürich). Funktionsmechanismen von molekularen RNA-Schaltern Analyse der Struktur und Dynamik eines Tetrazyklin-abhängigen Riboswitches mittels EPR Spektroskopie, Entwicklung eines molekularen Modells (Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Sabine Müller, Universität Greifswald, Prof. Dr. Beatrix Suess, Universität Frankfurt). Engineered photoswitches Inducing transmembrane signal transduction by chemically engineered photoswitches (Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Martin Engelhard, MPI Dortmund, Prof. Dr. Friedrich Siebert, Universität Freiburg).

25 Transmembrane Signaltransduktion Molekulare Dynamik bei der transmembranen Signaltransduktion bestimmt mit Hilfe ortsspezifischer Spinmarkierung und zeitaufgelöster ESR Spektroskopie (Zusammenarbeit mit dem Fachbereich Biologie im Rahmen des SFB 431). Ladungsverschiebungen im Cytochrom- bc1-komplex Untersuchungen des Mechanismus der Ubichinon-Reduktion im Cytochrom-bc1-Komplex von Rhodobacter capsulatus durch Betrachtungen sub-nanoskopischer Ladungsverschiebungen (Zusammenarbeit mit Dr. Armen Mulkidjanian). Nano-electrostatics of biological interfaces Investigation of the electrostatic barrier for ions between the surface of biological membranes and the bulk water phase; Identification and checking the impact of barrier modifiers on physical properties of the surface water (Zusammenarbeit mit Dr. Armen Mulkidjanian, Prof. Dr. Vladimir P. Skulachev, Lomonosov Universität Moskau, Dr. D. A. Cherepanov, Russian Academy of Sciences, Prof. Dr. Igor A. Grigor ev, Siberian Branch of Russian Academy of Sciences, Novosibirsk). Regelmäßig angebotene Lehrveranstaltungen Experimentalphysik IV - Atom- und Molekülphysik (V+Ü) Experimentalphysik V - Festkörperphysik (V+Ü) Biomakromoleküle: Physikalische und chemische Grundlagen (V+Ü) Einführung in die Struktur und Funktion von Biomakromolekülen (V) Funktionelle Thermodynamik von Biomakromolekülen - Molekulare Enzymologie (V) Methoden der Makromolekülphysik (S) Advanced EPR Spectroscopy (S) Makroskopische Systeme und Quantentheorie Leitung Prof. Dr. Klaus Bärwinkel apl. Prof. Dr. Heinz-Jürgen Schmidt Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter Dipl.Phys. Andreas Bröermann Dr. Mirko Brüger Dipl.Phys. Björn Erbe Susanne Guthoff Dipl.Phys. Peter Hage Dipl.Phys. Felix Homann Dipl.Phys. Roman Schnalle Dipl.Phys. Kay-Michael Voit Schwerpunkte Die Arbeitsgruppe verfügt über Expertise in den langjährig gepflegten Arbeitsgebieten Grundlagen der Quantenmechanik und Allgemeinen Relativitätstheorie, Transporttheorie, Thermodynamik und Statistik kleiner Quantensysteme. In den letzten 10 Jahren hat sie darüber hinaus einen neuen Forschungsschwerpunkt auf dem Gebiet der Magnetischen Moleküle mit weit verzweigten Kooperationen aufgebaut. Nach der Berufung von Prof. Dr. Jürgen Schnack an die Universität Bielefeld kann dieser Schwerpunkt nicht mehr aufrechterhalten werden; gleichwohl werden laufende Projekte zu Ende geführt und es wird die Zusammenarbeit mit Bielefeld, Ames (USA) und Magdeburg weiter gepflegt.